Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Обычно под фигурой Земли понимают тело, ограниченное ее физической поверхностью и невозмущенной поверхностью морей и океанов. При определении фигуры Земли не нужно подробно изображать ее физическую поверхность в виде карт, достаточно определить положение на ней сети точек в единой пространственной системе координат.
При решении научных и практических задач большое значение имеет определение уровенных поверхностей и поверхности геоида. Уровенной называют поверхность, в каждой точке которой потенциал силы тяжести имеет одинаковое значение. Разность потенциалов соответствует работе по перемещению единичной массы в поле действия силы тяжести. При движении материальной точки по уроненной поверхности не совершается работа А, т.е.
А = Fs cos a = 0, (2)
где F - сила, s - путь, а - угол между направлением силы и движения. Согласно второму закону Ньютона F = am. В рассматриваемом случае а = g - ускорению свободного падения. При m = 1, s = h получаем:
Fs cos a = gh cos a = 0 (3)
Так как g ¹ 0, то при h ¹ 0 a = 90°, т.е. уровенная поверхность всюду перпендикулярна направлению силы тяжести.
Известно, что при переходе единичной массы от одной уровенной поверхности к другой совершается одинаковая работа, т.е.
А = gDh = const, (4)
Следовательно, для двух точек, в которых ускорение свободного падения неодинаково, можно записать
g1Dh1, = g2Dh2,
При g1¹g2 Dh2¹Dh1,следовательно, расстояние между уровенными поверхностями является неодинаковым. Так как на полюсах gn больше, чем gэ на экваторе, то расстояние между уровенными поверхностями на полюсах будет меньше, чем на экваторе, т.е. Dhэ¹Dhn. Расстояние между уровенными поверхностями уменьшается с увеличением широты.
Силовые линии (на рис.2 - пунктирные линии), перпендикулярные к уровенным поверхностям, являются кривыми, обращенными выпуклостью в сторону экватора - для нормального поля силы тяжести. Касательная к точке силовой линии называется отвесной линией (на рис. 2 - стрелки).
Геодезические измерения связаны с установлением направления отвесной линии в точках, в которых выполняются измерения. Если в каждой точке результаты измерений относить к уровенной поверхности, проходящей через эту точку, то они будут отнесены к различным уровенным поверхностям и в результате не получится замкнутых фигур. Поэтому результаты измерений необходимо переносить на какую-нибудь одну, общую для всех измерений, уровенную поверхность, принятую за основную. Из множества уровенных поверхностей за основную целесообразно принять ту, которая лучше представляет фигуру Земли в целом.
Известно, что более 70% поверхности Земли покрыто морями и океанами и суша в среднем возвышается над морем на 900 м, поэтому в качестве основной уровенной поверхности обычно принимают поверхность морей и океанов при спокойном их состоянии и мысленно продолженную под материками.
В России за основную принята уровенная поверхность, проходящая через нуль Кронштадского футштока, который на 10мм выше среднего уровня Балтийского моря (абсолютная Балтийская система высот 1977 г.). Тело, ограниченное основной уровенной поверхностью, называют геоидом. Эта поверхность из-за различий температуры и солености воды в различных точках Мирового океана и других причин строго не совпадает со средней невозмущенной поверхностью морей и океанов. Например, в районе Панамского канала разность уровней Тихого и Атлантического океанов равна 0,62 м; нуль Кронштадскоро футштока на 0,7 м выше уровней Черного моря и морей Ледовитого и Тихого океанов. Отклонение среднего уровня океана от геоида может достигать 1м, поэтому различают поверхность геоида и топографическую поверхность морей и океанов.
Невозможность строгого определения фигуры геоида под сушей (неизвестно распределение масс внутри Земли и, вследствие этого, неизвестна кривизна силовых линий гравитационного поля между геоидом и поверхностью Земли) привела М.С. Молоденского к задаче нахождения фигуры квазигеоида, однозначно определяемой по наземным астрономо-геодезическим и гравиметрическим измерениям.
Квазигеоид совпадает с геоидом на морях и океанах, на суше отступление квазигеоида от геоида не превышает 2 м в высокогорных районах, 1 м в горных, и несколько сантиметров - в равнинных.
Рис. 4. Основные элементы эллипса
Поверхность земного эллипсоида образуется путем вращения эллипса вокруг малой оси. Для изучения земного эллипсоида достаточно рассмотреть образующий его эллипс. Для эллипса (рис.4) сумма расстояний от любой его точки до фокусов F1, F2 равна 2а, т.е. является постоянной. Эллипс характеризуется следующими величинами: а - большая полуось, в - малая полуось эллипса; OF = OF1 = O F2 - Öa2 -b2 - расстояние, определяющее на большой оси фокусов F1 и F2относительно центра 0 эллипса; с - полярный радиус, для определения которого из подобных треугольников Р F1n и P F1O имеем с/а = а/b, откуда с = а2/b; e=OF/a=Öa2-b2/a - первый эксцентриситет; e=OF/b=Öa2-b2/b - второй эксцентриситет; a = (а - b)/a - сжатие эллипса.
Поверхности квазигеоида и земного эллипсоида не совпадают, величина несовпадения этих поверхностей по высоте зависит в основном от принятых размеров, способа ориентировки эллипсоида и от особенностей строения земной коры. Эти несовпадения подразделяют на общие волны квазигеоида, возникающие из-за общих неправильностей строения земной коры, и на местные волны, вызванные региональными особенностями строения земной коры, например, горными массивами. Местные волны квазигеоида имеют небольшие размеры, но нередко вызывают сравнительно резкие изменения кривизны поверхности квазигеоида.
В настоящее время в геодезии, геофизике, астрономии и других отраслях знания используют Нормальную Землю. В геодезии наибольшее распространение получило представление Нормальной Земли в виде уровенного эллипсоида вращения, ограниченного эквипотенциальной поверхностью нормального поля силы тяжести. Ввиду важности для геодезии и других отраслей знания многие параметры Нормальной Земли получили название фундаментальных геодезических постоянных.
Поверхность квазигеоида и земного эллипсоида в общем случае не параллельны, поэтому в одной и той же точке направление отвесной линии и нормали к поверхности эллипсоида не совпадают (рис.5). Угол и с вершиной в данной точке между направлением отвесной линии и нормалью к поверхности эллипсоида называют уклонением отвесной линии. Если нормаль проводят к поверхности общего земного эллипсоида, то уклонение называют абсолютным, если к поверхности референц-эллипсонда, то относительным. Определение уклонений отвесных линий необходимо для изучения фигуры квазигеоида, установления референц-эллипсоида и для вычисления редукций в процессе обработки результатов геодезических измерений. Уклонения отвесных линий можно определять астрономо–геодези-ческим, гравиметрическим и астрономо-гравиметрическим методами.
В России и ряде других стран при выполнении геодезических и картографических работ использовали эллипсоид Красовского, для которого:
Рис. 5. Сечение физической поверхности Земли и поверхностен земного эллипсоида, геоида ч квазигеоида
Кроме того, в России используются геодезические параметры Земли ПЗ-90, для которой а = 6378136 м, а= 1:298,257839303.
В последнее время в России создана и внедряется система координат СК-95.
При решении многих практических задач фигуру Земли принимают за шар, объем которого равен объему эллипсоида Красовского, радиус такого шара R = 6371110м. Для приближенных вычислений принимают R = 6371,1 км.
Лекция №2.
План:
1. Рельеф.
2. Высота(отметки).
3. Углы наклона и уклоны.
4. Горизонтали.
Рельеф
Рельефом местности называют сочетание неровностей поверхности Земли. Рельеф местности оказывает большое влияние на деятельность человека, его необходимо учитывать при проектировании и строительстве различных сооружений - железных и автомобильных дорог, каналов, населенных пунктов, аэродромов и т.п. Поэтому изображению рельефа на топографических картах должно быть уделено большое внимание.
Все многообразие форм рельефа можно разделить на следующие основные формы (рис. 29).
Гис. 29. Формы рельефа
1. Гора, холм - конусообразное возвышение над окружающей местностью, наивысшая ее точка - вершина, боковые поверхности - скаты, линия их слияния с окружающей местностью - подошва, или основание, горы, примерно горизонтальные площадки на скате горы называют уступами.
2. Котловина (впадина) - замкнутое углубление, самая низкая ее точка - дно, боковая поверхность - скаты, линия их слияния с окружающей местностью - бровка.
3. Хребет - возвышенность, вытянутая в одном направлении. Скаты хребта при пересечении в верхней части образуют водораздел, или водораздельную линию.
4. Лощина - вытянутое и понижающееся в каком-либо направлении углубление, два ската лощины при пересечении образуют водосливную линию, тальвег, по которой стекает вода, попадающая на скаты. Широкая лощина с пологими задернованными скатами называется долиной, а узкая лощина с крутыми обнаженными скатами - оврагом. Скат долины может иметь площадку, называемую террасой. Узкое углубление, возникающее обычно в начале оврага под действием стекающей с возвышенностей воды, называют промоиной. Овраг, заросший травой и кустарником, называют балкой.
5. Седловина - наиболее низкое место водораздела, обычно имеет вид седла, от седловины обычно берут начало две, расположенные в противоположных направлениях, лощины. В горной местности через седловины обычно проходят дороги или тропы, такие седловины называют перевалами.
Вершину горы и холма, дно котловины, самую низкую точку седловины, перегиб ската и т.п. называют характерными точками рельефа, а водораздел хребта и водосливную линию - характерными линиями рельефа.
Дата публикования: 2014-11-28; Прочитано: 468 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!